(57)【要約】【課題】糞尿の搬送距離が長くなっても糞尿詰まりが生じにくい家畜糞尿輸送システムを提供すること。【解決手段】真空管路３の先端に接続され、かつ、家畜糞尿が供給され、家畜糞尿が設定量に達したら、真空管路３側を開閉する真空弁２５を開弁し、家畜糞尿を、真空ステーション４の負圧により真空管路３を介して吸引させる真空弁ユニット２を備えた家畜糞尿輸送システムであって、真空弁２５よりも上流に、家畜糞尿に水を加える水供給管５が設けられていることを特徴とする家畜糞尿輸送システムとした。【選択図】図１
2010254419.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
負圧を発生させる真空ステーションと、この真空ステーションに基端が接続された真空管路と、この真空管路の先端に接続され、かつ、家畜糞尿が供給され、この家畜糞尿が設定量に達したら、前記真空管路側を開閉する真空弁を開弁し、前記家畜糞尿を、前記真空ステーションの負圧により前記真空管路を介して吸引させる真空弁ユニットと、を備えた家畜糞尿輸送システムであって、
前記真空弁よりも上流に、前記家畜糞尿に水を加える水供給手段が設けられていることを特徴とする家畜糞尿輸送システム。
【請求項２】
前記水供給手段により前記家畜糞尿に対する水の供給比率は、前記家畜糞尿１に対し、水が１以上であることを特徴とする請求項１に記載の家畜糞尿輸送システム。
【請求項３】
前記真空弁ユニットは、前記家畜糞尿を貯留する略円筒状の貯留部を備え、
前記水供給手段は、前記貯留部に偏芯させて水を供給するよう設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の家畜糞尿輸送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、家畜の糞尿を、真空式搬送システムを利用して輸送する家畜糞尿輸送システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
牛・豚などの家畜を大量に飼育する場合、畜舎で発生する家畜の糞尿の処理が問題となる。このような糞尿の処理において、糞尿を搬送する装置が、例えば、特許文献１などにより知られている。
【０００３】
この従来技術は、糞尿におがくずなどを混入したものをスクリューで混合させながら、溝に沿って移動させるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３５０８１０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述のような従来装置は、糞尿を発酵させながら移動させるものであり、糞尿の移動距離が長くなった場合、糞尿の粘度によっては、抵抗が大きくなり、経路の途中で糞尿が詰まってしまい、移送ができなくなるおそれがある。
【０００６】
本発明は、上述の問題点に着目して成されたもので、糞尿の搬送距離が長くなっても糞尿詰まりが生じにくく、臭気が外部に漏れることの無い家畜糞尿輸送システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するために、本発明の家畜糞尿輸送システムは、負圧を発生させる真空ステーションと、この真空ステーションに基端が接続された真空管路と、この真空管路の先端に接続され、かつ、家畜糞尿が供給され、この家畜糞尿が設定量に達したら、前記真空管路側を開閉する真空弁を開弁し、前記家畜糞尿を、前記真空ステーションの負圧により前記真空管路を介して吸引させる真空弁ユニットと、を備えた家畜糞尿輸送システムであって、前記真空弁よりも上流に、前記家畜糞尿に水を加える水供給手段が設けられていることを特徴とする家畜糞尿輸送システムとした。
【０００８】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の家畜糞尿輸送システムにおいて、前記水供給手段により前記家畜糞尿に対する水の供給比率は、前記家畜糞尿１に対し、水が１以上であることを特徴とする家畜糞尿輸送システムとした。
【０００９】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の家畜糞尿輸送システムにおいて、前記真空弁ユニットは、前記家畜糞尿を貯留する略円筒状の貯留部を備え、前記水供給手段は、前記貯留部に偏芯させて水を供給するよう設けられていることを特徴とする家畜糞尿輸送システムとした。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の家畜糞尿輸送システムでは、真空弁ユニットに送られた家畜糞尿は、真空ステーションで発生された負圧により真空管路を介して真空ステーションに送られる。
このとき、家畜糞尿には、真空弁よりも手前で水が混合されるため、家畜糞尿のみを送るのと比較して、粘度が低下され、真空管路における管詰まりを抑制でき、輸送距離を長くすることが可能となるとともに、真空管路内に付着した家畜糞尿をフラッシング洗浄により除去する作用が不要となり、作業性が向上する。
【００１１】
請求項２に記載の発明では、家畜糞尿１に対し、１以上の水を混合させるため、家畜糞尿の粘度を、管詰まりを防止できる粘度まで低下でき、管詰まりをいっそう確実に防止できる。家畜糞尿と水との比率は、水の割合を大きくすると粘度が低下して輸送上好ましいが、水の使用量が増え、コストやその後の処理の点で不利となる。そこで、水使用量を抑えながら、輸送に問題の無い粘度とするには、水の比率を糞尿１に対して１．５前後とするのが好ましい。
【００１２】
請求項３に記載の発明では、水供給手段により汚水貯留部に水を供給する際に、汚水貯留部内で水の旋回流が得られる。このため、水と家畜糞尿との混合が促進され、全体の粘度の安定化を図り、いっそう管詰まりを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施例１の家畜糞尿輸送システムの構成を説明する全体システム図である。
【図２】実施例１の家畜糞尿輸送システムに適用した真空弁ユニット２を示す断面図である。
【図３】前記真空弁ユニット２を示す断面図であって、図２のＳ３−Ｓ３線で切断した状態を示している。
【図４】ベントナイト水溶液の濃度と粘度との関係を表す粘度特性図である。
【図５】実施例２の家畜糞尿輸送システムの要部を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
本発明の実施の形態の家畜糞尿輸送システムは、負圧を発生させる真空ステーション（４）と、この真空ステーション（４）に基端が接続されて、のこ歯状に配管された真空管路（３）と、この真空管路（３）の先端に接続され、かつ、家畜糞尿が供給され、この家畜糞尿が設定量に達したら、前記真空管路側を開閉する真空弁（２５）を開弁し、前記家畜糞尿を、前記真空ステーション（４）の負圧により前記真空管路（３）を介して吸引させる真空弁ユニット（２）と、を備えた家畜糞尿輸送システムであって、前記真空弁（２５）よりも上流に、前記家畜糞尿に水を加える水供給手段（５）が設けられていることを特徴とする家畜糞尿輸送システムである。
【実施例１】
【００１５】
本実施例１の家畜糞尿輸送システムＳは、図１に示すように、酪農家Ｒから家畜糞尿処理プラントＰに家畜糞尿を輸送するのに用いられている。
【００１６】
酪農家Ｒには、牛舎などの飼育施設６１から出た糞尿をベルトコンベアなどの搬送装置６２により搬送して収集する収集部６３が設けられている。
【００１７】
また、家畜糞尿処理プラントＰは、糞尿処理装置７０を備えている。この糞尿処理装置７０は、詳細は省略するが、家畜糞尿を発酵させてメタンガスなどのガスを発生させる装置や、発酵により温水を生成する装置や、その発生したメタンガスを貯留するタンクや、メタンガスにより発電する発電システムや、家畜糞尿から肥料分を抽出する生成装置などを備えている。
【００１８】
なお、図では、１つの家畜糞尿処理プラントＰに対し、酪農家Ｒおよび家畜糞尿輸送システムＳをそれぞれ１つのみ示しているが、実際には１つの家畜糞尿処理プラントＰに対し、家畜糞尿輸送システムＳが複数設けられており、また、酪農家Ｒは、１つの家畜糞尿輸送システムＳに対して、１または複数設けられている。
【００１９】
次に、実施例１の家畜糞尿輸送システムＳについて説明する。
この家畜糞尿輸送システムＳは、真空弁ユニット２、真空管路３、真空ステーション４、水供給管（水供給手段）５を備えており、真空ステーション４で発生させた負圧により、真空弁ユニット２に貯留した家畜糞尿を、真空管路３を介して真空ステーション４のタンク（図示省略）に収集するシステムである。
【００２０】
真空弁ユニット２は、収集部６３に自然流下管路６４を介して接続されており、収集部６３に集められた家畜糞尿が下り勾配によって自然流下される。
また、真空弁ユニット２は、図２に示すように、自然流下管路６４が接続された流入管２１と、家畜糞尿を貯留する略円筒状の汚水マス（汚水貯留部）２２と、汚水マス２２に貯留された液体分を吸い込む吸込管２３と、汚水マス２２内の水位により貯留量を検知する水位検知管２４と、真空圧によって弁を開閉させる真空弁２５と、真空弁２５を制御するコントローラ２６と、清掃作業時に真空圧を封止させる仕切弁２７と、真空管路３に接続されて家畜糞尿を排出する汚水排水管２８と、真空弁２５が開いた後に外部から空気を取り入れる空気取入管２０と、などを備えている。
【００２１】
この真空弁ユニット２は、汚水マス２２内の貯留量（水位）があらかじめ設定された設定量よりも低い場合には真空弁２５を閉弁して家畜糞尿を貯留し、設定量（水位）に達した場合には真空弁２５を開弁して貯留された家畜糞尿を真空圧によって吸込管２３から汚水排水管２８を通じて真空管路３内に吸入させる。
【００２２】
真空管路３は、図１に示すように、基端が真空ステーション４に接続され、先端が真空弁ユニット２に接続されている。この真空管路３は、下水道用硬質塩化ビニル管や可撓性を有する例えば、直径１００〜２００ｍｍのポリエチレン管などによって、長尺筒状に形成された管路であり、２〜２０％の緩やかな下り勾配となっている緩傾斜部３１と、高低差３０ｃｍ程度の上り勾配となっているリフト部３２と、を交互に組み合わせて形成される。
【００２３】
真空ステーション４は、内部に図示は省略するが、家畜糞尿を貯留するタンク、タンク内を減圧する真空ポンプ、家畜糞尿を圧送する圧送ポンプなどを有しており、真空弁ユニット２の真空弁２５から真空管路３までを負圧（真空状態）に保持している。なお、本実施例１では、真空ポンプとして、５．５ｋｗのルーツ式ブロアポンプを使用して、−６０〜−７０ｋＰａの運転圧を形成するようにした。
【００２４】
さらに、真空弁ユニット２について実施例１の特徴とする構成について説明すると、真空弁ユニット２には、汚水マス２２内に水を供給する水供給管５が設けられている。この水供給管５は、図３に示すように、汚水マス２２から偏芯し、流入管２１の側部に、流入管２１に略直交する向きで、流入管２１と略同じ高さに配置され、水供給管５から供給される水が、流入管２１から流入する家畜糞尿と混合して、汚水マス２２の内面に沿う旋回流を形成するように設置されている。
【００２５】
（実施例１の作用）
次に、実施例１の家畜糞尿輸送システムＳにより飼育施設６１の家畜糞尿を家畜糞尿処理プラントＰに輸送する手順を説明する。
【００２６】
まず、飼育施設６１から排出された糞尿は、図１に示す搬送装置６２により収集部６３に搬送され、この収集部６３から自然流下管路６４を通じて真空弁ユニット２に自然流下する。
【００２７】
真空弁ユニット２では、流入管２１から家畜糞尿が流入する際に、同時に水供給管５から水を供給する。この水の供給量は、家畜糞尿１に対して、１以上となる比率で供給し、本実施例１では、１．５の比率となる水を供給している。
【００２８】
この水の供給時には、水供給管５は、流入管２１に略直交する向きに設けられており、流入管２１から流入する家畜糞尿と水供給管５から供給する水と混合され、さらに、図３の矢印に示すように、この水混合糞尿が汚水マス２２の内周に沿う旋回流を形成しながら流れ込み、この旋回流により家畜糞尿と水との混合が促進される。
【００２９】
汚水マス２２における水混合家畜糞尿の貯留量（水位）が設定量まで上昇したことが水位検知管２４によって検知されると、真空弁２５が開弁されて、水混合糞尿が真空管路３に吸入される。
【００３０】
さらに、真空管路３に吸入された水混合糞尿は、真空圧により吸引されて膨張することで、気液混相流となってリフト部３２を次々と乗り越えて真空ステーション４のタンクまで到達する。なお、本実施例１では、この気液混合相流の空気と液との比率は、通常の真空式下水搬送システムにおける気液比と同じ３：１としている。
最後に、真空ステーション４のタンクから圧送ポンプによって糞尿処理装置７０へ圧送されて糞尿の輸送が完了する。
【００３１】
（実施例１の効果）
以上説明した実施例１の家畜糞尿輸送システムＳは、以下に列挙する効果を奏する。
ａ）真空弁ユニット２において、水供給管５から家畜糞尿に水を加えるようにした。このため、家畜糞尿のみを家畜糞尿輸送システムＳを用いて輸送するのと比較して、管詰まりを抑制でき、輸送距離を長くすることが可能となるとともに、真空管路３内に付着した家畜糞尿をフラッシング洗浄により除去する作用が不要となり、作業性が向上する。
【００３２】
具体的に、家畜糞尿を想定したベントナイト水溶液を用いて、輸送実験を実施するとともに、溶液状態と粘度値とを確認した。
家畜糞尿を想定するベントナイト水溶液を形成するのにあたり、ベントナイト水溶液の濃度が１５ｗｔ％以上で、家畜糞尿の下層液と同様のプリン状態が得られた。
このプリン状態のベントナイト水溶液を、実施例１の家畜糞尿輸送システムＳにより水供給管５による水の供給を行うことなく気液比３：１で輸送を行ったところ、真空管路３内で管路の閉塞が生じた。
なお、この実験に使用したのは、真空管路３の長さが５４０ｍで、リフト管路高さが、３．３ｍのものを使用した。
【００３３】
一方、同様の実施例１において、上記プリン状態のベントナイト水溶液に対し、水供給管５により水を１：１以上加えた場合は、真空管路３に閉塞が生じることなく輸送することができた。なお、プリン状態のベントナイト水溶液に、１：１．５の水を加えた場合、粘度１／１００以下に低減することが確認できた。
【００３４】
図４は、ベントナイト水溶液の濃度と粘度との関係を表す粘度特性図である。この図に示すように、線Ｎｂで示す濃度１５ｗｔ％よりも高濃度領域では、家畜糞尿と同様のプリン状態が得られた。一方、濃度が９ｗｔ％よりも低い、線Ｎａで示す濃度７〜８ｗｔ％程度以下の低濃度領域になると、粘度が大幅に低下し、輸送が容易となった。
【００３５】
したがって、真空弁ユニット２では、水を混合する際に、水混合糞尿の粘度が、この線Ｎａで示す７〜８ｗｔ％よりも低濃度の粘度相当となるように、水の混合比を設定するのが好ましい。
【００３６】
本実施例１では、家畜糞尿と水との混合割合を１：１．５とすることで、水混合糞尿の粘度が、上記粘度となり、スムーズな輸送を行うことができた。
また、スムーズな輸送が可能となることで、管詰まりが生じた場合のように、フラッシング洗浄により、詰まったり付着したりした家畜糞尿をフラッシング洗浄により除去する手間が不要となり、作業性が向上する。
【００３７】
ｂ）上記ａ）のように、家畜糞尿の輸送がスムーズになるため、気液比を極端に高くする（例えば、９：１程度）必要がなくなり、気液比を高めるのと比較して消費エネルギを軽減でき、搬送効率の向上を図ることができた。
ちなみに、上記ベントナイト水溶液による実験では、家畜糞尿相当の線Ｎｂよりも上の高濃度（プリン状）の場合、気液比を９：１まで上げると、少量ではあるが輸送は可能となった。しかしこの場合、真空ポンプの作動時間が長くなり、消費エネルギが増加する。
それに対し、本実施例１では、３：１の気液比でスムーズな輸送が可能であり、真空ポンプの作動時間が短くて済み、消費エネルギを軽減できる。
【００３８】
ｃ）水供給管５を、汚水マス２２に対して偏芯させて配置し、水の供給時に、汚水マス２２に旋回流を生じさせるようにした。このため、家畜糞尿と水とを混合させやすく、全体の粘度を安定させることができる。
したがって、全体の粘度が不安定である場合と比較して、高粘度部分が真空管路３で詰まる不具合の発生を防止し、より安定した輸送が可能となる。
【００３９】
ｄ）水供給管５を、流入管２１の近傍に配置し、水供給管５から供給する水が、流入管２１から流入する家畜糞尿と即座に混合するようにした。したがって、両者を別々の場所から汚水マス２２に流し、汚水マス２２内で混合させるのと比較して、両者が流下しながら混合され、両者の混合がいっそう促進される。
【００４０】
（他の実施例）
以下に、他の実施例について説明するが、これら他の実施例は、実施例１の変形例であるため、その相違点についてのみ説明し、実施例１あるいは他の実施例と共通する構成については共通する符号を付けることで説明を省略する。
【実施例２】
【００４１】
実施例２は、実施例１の変形例であり、水供給手段としての水供給装置２０５を、収集部６３において家畜糞尿が自然流下管路６４に流れ込む部分に水を供給可能に設けた例である。
なお、水供給装置２０５は、水を供給する水供給管路２０５ａと、この水供給管路２０５ａの流水量をコントロールするコントロールバルブ２０５ｂとを備えている。
また、真空弁ユニット２には、実施例１と同様の水供給管５を設けてもよいし、この水供給管５は廃止してもよい。
【００４２】
このような構成の実施例２にあっては、収集部６３に集められた家畜糞尿が自然流下管路６４を流れる時点で水が混合されるため、自然流下管路６４における家畜糞尿の流下がスムーズに成され、自然流下管路６４における閉塞を防止できる。
【００４３】
なお、水の混合割合は、実施例１と同様にするのが好ましく、真空弁ユニット２に水供給管５を設けない場合は、自然流下管路６４における家畜糞尿と水との比率を実施例１と同様にする。また、真空弁ユニット２に水供給管５を設けている場合は、真空弁ユニット２において水をさらに加えた際の合計の比率が、実施例１と同様になるようにする。
【００４４】
以上、図面を参照して、本発明の実施の形態および実施例１，２を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態および実施例１，２に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。
【００４５】
例えば、前記実施の形態では、家畜糞尿輸送システムＳは、酪農家Ｒと家畜糞尿処理プラントＰとの間の輸送に用いた例を示したが、これに限定されず、家畜の糞尿を輸送するものであればこれ以外の用途にも広く適用可能である。
【００４６】
また、実施例１，２では、家畜糞尿と水との比率として１：１．５を例示したが、水の割合は、家畜糞尿１に対して１以上であれば、所期の効果は得られるものであり、１．５未満あるいは１．５以上にしてもよい。しかしながら、水の量はできるだけ少なく、スムーズな輸送を達成するのが好ましく、この点で、１．５という比率は効果的である。
【００４７】
また、実施例１では、水供給管５を汚水マス２２に設置するのにあたり、偏芯させて設けた例を示したが、偏芯させなくても、家畜糞尿と水とが混合されれば所期の効果は得ることができる。また、この場合に、汚水マス内に攪拌装置などを設けると、より効果的である。
【００４８】
また、実施例１では、酪農家Ｒでは、いったん収集部６３に家畜糞尿を集めて、真空弁ユニット２に送るようにした例を示したが、飼育施設６１から直接、真空弁ユニット２の流入管２１に家畜糞尿を流入させるようにしてもよい。
【００４９】
また、実施例１，２では、図面上、１つの真空弁ユニット２に対して、１つの酪農家Ｒを接続させているが、１つの真空弁ユニット２に対して、複数の酪農家Ｒから家畜糞尿を流入させるようにしてもよい。
【００５０】
また、実施例２では、水供給手段としての水供給装置２０５を、収集部６３において家畜糞尿が自然流下管路６４に流れ込む部分に水を供給可能に設けた例を示したが、これに限定されるものではなく、これよりも上流と下流とのいずれに設けてもよい。
さらに、水供給手段を汚水マスに設ける場合でも、真空弁よりも上流であれば、例えば、吸込管２３の途中に設け、家畜糞尿と水とが混合されながら真空管路３に吸い込まれるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００５１】
２     真空弁ユニット
３     真空管路
４     真空ステーション
５     水供給管（水供給手段）
２２   汚水マス（汚水貯留部）
２５   真空弁
６１   飼育施設
２０５ 水供給装置（水供給手段）
Ｐ     家畜糞尿処理プラント
Ｒ     酪農家
Ｓ     家畜糞尿輸送システム
【図１】
2010254419.tif 000003
【図２】
2010254419.tif 000004
【図３】
2010254419.tif 000005
【図４】
2010254419.tif 000006
【図５】
2010254419.tif 000007